Les Réseaux DTN
Delay Tolerant Networks: Réseaux tolérants aux délais
I - Les principes des réseaux tolérants aux délais
DTN signifie Delay Tolerant Network, ce qui se traduit par réseaux tolérant aux délais. Un DTN est un réseau interconnectant des réseaux régionaux. Il se situe comme une nouvelle couche au dessus de l'ensemble des réseaux régionaux, y compris Internet.
Ce concept des DTN fut introduit par Kevin Fall en 2002. Il ciblait à l’origine les réseaux interplanétaires. En effet, dans un contexte interplanétaire les délais sont directement liés à la distance qui sépare l'émetteur du récepteur. Un réseau interplanétaire doit donc supporter des délais important comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous :
Quel que soit le type de liaison utilisé la technologie Internet se base toujours sur les hypothèses suivantes :
- il existe une route de bout en bout entre la source et la destination pour toute la durée de la communication
- le lien entre la source et la destination est bidirectionnel
- le délai aller-retour (Round Trip Time ou RTT) est faible : inférieur à la seconde et souvent de l'ordre de plusieurs dizaines de millisecondes
- la conversation est un bon moyen de corriger les erreurs de transmissions, comme par exemple le mécanisme d'acquittement dans TCP
- les pertes de bout en bout sont relativement faibles
- tous les routeurs et les stations connaissent IP
- des mécanismes de sécurité (intégrité, authentification) à l'émission et à la réception sont suffisants, les nœuds intermédiaires ne sont pas impliqués
- la commutation de paquets est le meilleur moyen d'obtenir interopérabilité et performance
- emprunter une seule route entre la source et la destination est suffisant en termes de fiabilité, car les mécanismes de répétition (ARQ) se chargent de la fiabilisation.
De manière général on dit que la technologie d’internet se base sur des protocoles dits conversationnel. C'est-à-dire qu’il y a communication répété dans les deux sens de circulation entre l’émetteur et le récepteur afin de s’assurer que le message a été correctement transmis.
Cependant dans certain environnement ou dans certain contexte ces hypothèses ne se vérifient pas. Deux situations en particulier rendent le principe d’internet inadapté :
- Les délais sont tellement élevé qu’attendre un acquittement puis renvoyer le message s’il n’a pas été reçut peu prendre jusqu'à des heures
- La connexion n’est pas continue et si le message n’a pas pu être transmis dans les temps il faut attendre la prochaine opportunité de transmission.
Par exemple dans le cas de communication spatial, le délai aller retour est beaucoup trop long étant donné les distances pour permettre des négociations permanentes, comme dans les mécanismes d’acquittement TCP. Ainsi, si la latence de la liaison est supérieure à la fenêtre temporelle d’opportunité de transmission, aucun trafic ne sera transmis.
Un relais ne peut donc se contenter de router les paquets. Il doit aussi pouvoir les stocker, et les transmettre seulement quand une opportunité de connexion apparaît. C'est pourquoi les DTN fonctionnent sur une logique dites de « Store and Forward » similaire à celle utilisée par les services postaux : les données sont transmises d'une zone de stockage à une autre. Et les données transmises sont un bloc complet de donnée compréhensible isolément et non un fragment de message.
Ainsi, selon les caractéristiques des tronçons traversés, il est possible de transmettre plus de données qu'avec un système de transmission de bout en bout, comme l'illustre la figure ci-dessous
Les environnements dans lesquelles les principes d’internet ne s’appliquent pas sont variés et nécessite chacun un protocole adéquat. C'est pourquoi DTN introduit une couche réseau « bundle », qui peut s'utiliser au-dessus des protocoles d'accès (couche 2), de réseau (couche 3) voire même de transport (couche 4) propres à chaque environnement. Un réseau DTN est un réseau reposant sur plusieurs réseaux hétérogènes régionaux.
Les principes retenus pour les DTN sont les suivants :
- Le système transmet des messages (éventuellement très longs) et non pas des paquets ou des flux, et le réseau se charge d'en organiser la transmission.
- Les mécanismes de sécurité protègent l'infrastructure en refusant le trafic à interdire le plus tôt possible.
- Le transport s'effectue en mode store-and-forward sans reposer sur une fiabilité de bout en bout.
- Il existe plusieurs classes de service, en termes de priorité ainsi qu'en termes de fiabilité.
Une transmission de bout en bout doit pouvoir réserver des ressources (buffer de retransmission) pour la durée complète de la transaction (i.e. des jours ou des semaines). Les retransmissions sont ainsi effectuées d'un relais DTN à un autre plutôt que de bout en bout.